摘要：通過實驗證實了聚合硫酸鐵作為絮凝劑對降低活性污泥指數(shù)以及曝氣池出水化學(xué)需氧量的作用，并從作用機(jī)理給予詳細(xì)解釋。該法不需要增加任何設(shè)備、設(shè)施，對改善出水水質(zhì)，經(jīng)濟(jì)、合理、可行。

在廢水處理領(lǐng)域，國內(nèi)外雖然也推出了一些新工藝，新方法，但是，改用新工藝，往往存在投資大，轉(zhuǎn)型難的問題。因此，焦化行業(yè)目前仍普遍采用活性污泥法生化二級處理工業(yè)污水。在生化污水處理過程中，由于受進(jìn)水水質(zhì)及現(xiàn)有的工藝控制水平限制，普遍存在活性污泥指數(shù)SVI值偏高，活性污泥濃度較低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹的問題，影響污水處理效果。曝氣池出水COD經(jīng)常大于100mg/l，超出國標(biāo)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，對水體造成污染。

為了在舊在的設(shè)備設(shè)施基礎(chǔ)上解決這類問題，宣鋼焦化廠選定聚合硫酸鐵（PFS）作為絮凝劑，對其降低活性污泥指數(shù)，降低出水COD所起的作用進(jìn)行了詳細(xì)地實驗室研究，并從機(jī)理上給予詳盡解釋。證實了聚合硫酸鐵在活性污泥法處理焦化行業(yè)廢水中應(yīng)用的可行性。

1、聚合硫酸鐵的制備

因為是實驗室制備聚合硫酸鐵，所以，采用滴加過氧化氫代替鼓空氣氧化硫酸亞鐵與硫酸的混合液的方法。反應(yīng)的關(guān)鍵是控制好硫酸亞鐵與硫酸的混合比例、反應(yīng)溫度、時間等參數(shù)。制得的聚合硫酸鐵為紅棕色粘稠狀液體。

2、實驗

為了探索聚合硫酸鐵在污水處理過程中的作用，設(shè)計了如下兩組試驗。

2.1降低SVI值的實驗

SVI值為活性污泥經(jīng)30分鐘沉降后1克干污泥所占的體積毫升數(shù)。在測定30分鐘沉降體積時，我們做兩組實驗進(jìn)行對比。一組不加絮凝劑，二組各滴加一滴聚合硫酸鐵后用玻璃棒攪拌。測定結(jié)果如表1。

表1活性污泥30分鐘沉降體積ml

	1#	2#	3#	4#
一組	52	77	80	74
二組	44	61	61	64

測定30分鐘沉降體積后，分別將每組試樣過濾出清液，將濾出物連同濾紙一塊于700℃馬弗爐中灼燒，稱量后減去濾紙重量，得到干污泥重量如表2。

表2干污泥重量（g）

	1#	2#	3#	4#
一組	0.4805	0.5067	0.5052	0.6029
二組	0.4810	0.5074	0.5057	0.6033

由表2測得的兩組數(shù)據(jù)，經(jīng)計算得SVI值如表3。

表3活性污泥指數(shù)SVI（ml/g）

	1#	2#	3#	4#	平均
一組	108	152	159	123	136
二組	92	120	121	106	109

SVI值降低率如表4。

表4SVI值的降低率

	1#	2#	3#	4#	平均
SVI值降低率（%）	16	21	24	14	20

相同條件下，二組的SVI值平均比一組低20%，說明投加聚合硫酸鐵一組的活性污泥沉降性能要好。

2.2降低出水COD的實驗

取2#沉淀池出水一式兩份，一份滴加聚合硫酸鐵，一份不加。30分鐘后觀察發(fā)現(xiàn)，加聚合硫酸鐵一份出水量筒底部出現(xiàn)較多的絮狀沉淀，上清液變得明顯澄清；不加的一份則無明顯變化。用濁度計測試，加聚合硫酸鐵的一份濁度由不加時的87降到13。各取上部清液250毫升，測定COD含量，結(jié)果如表5。

表5 COD含量測定結(jié)果（mg/L）

	一份（不加）	二份（加）	COD降低率%
COD含量	572	343	40

加聚合硫酸鐵后2#沉淀池出水COD含量降低了40%。

通過實驗，證實了聚合硫酸鐵的絮凝效果還是較為理想的。為什么投加聚合硫酸鐵后會出現(xiàn)上述實驗結(jié)果呢？下面波濤聚合氯化鋁廠家就作用機(jī)理作以下詳細(xì)解釋。

3、作用機(jī)理

聚合硫酸鐵為三價鐵離子的水解產(chǎn)物進(jìn)一步脫水縮合而得，其可能的聚合形式多種多樣，但歸納為一點，通過聚合，可以得到荷電量較多、分子量較大的產(chǎn)物。其作為絮凝劑使用，一方面可以中和廢水中顆粒的表面電荷，使顆粒失穩(wěn)而聚集，絮凝成較大粒子而易于沉淀；另一方面還可以起到顆粒間的橋連作用。當(dāng)有兩個或兩個以上的顆粒沿分子伸長方向同時吸附在同一聚合硫酸鐵分子上時，則顆粒間形成橋連。在絮凝過程中，橋連的顆粒與另一橋連的顆粒纏繞在一起，使生成的三維顆粒逐漸長大，而易于沉淀。

聚合硫酸鐵較好的絮凝效果，已經(jīng)通過實驗得到證實。將其應(yīng)用到活性污泥法處理焦化污水這一過程中，可以產(chǎn)生如下幾方面的作用：

（1）推流到吸附段的聚合硫酸鐵，可以中和細(xì)菌表面電荷。細(xì)菌表面電荷減少，微生物就會形成細(xì)胞外聚合物，然后將菌體封閉在粘層中。胞外聚合物和粘性物質(zhì)的存在，促使可通過重力沉淀的絮體粒子的生成和長大。絮體顆粒的生成和長大，意味著活性污泥濃度增加，對污水中酚、氰、COD、等有毒有害物質(zhì)的吸附能力增強(qiáng)，從而增加細(xì)胞外酶與有毒有害物質(zhì)的接觸機(jī)率，提高有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體及細(xì)胞組織的轉(zhuǎn)化率，活性污泥的處理能力得以提高。同時，生物絮體顆粒增加，污泥沉降性能好，表征污泥沉降性能的SVI值降低也在情理之中。

（2）聚合硫酸鐵的作用，還可以使曝氣池進(jìn)水中的部分有毒有害物質(zhì)的懸浮狀及膠體顆粒失穩(wěn)，從而易于被生物絮體吸附轉(zhuǎn)化。

（3）COD的去除過程，主要是生物絮體中的以細(xì)菌為主體的微生物對進(jìn)水中不可沉淀的膠體狀、懸浮狀和溶解性的有機(jī)或無機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為各種氣體及細(xì)胞組織的過程。在實際運行中，該過程的表現(xiàn)形式是多種多樣的。因此，在出水中往往還含有如下一些有機(jī)物組份：

A、生物處理過程中剩余的有機(jī)物。

B、在廢水降解過程中產(chǎn)生，在沉淀池中未被分離出來的生物固體。其中以細(xì)胞組織為主。

C、在廢物降解過程中，以中間產(chǎn)物形式出現(xiàn)的有機(jī)物。

D、細(xì)胞衰減或分解產(chǎn)物。

E、在處理過程中，未被處理及分離的膠態(tài)有機(jī)物。

F、不能生物降解的有機(jī)物。

G、生物降解過程中的副產(chǎn)物。

不加聚合硫酸鐵之前，上述這些物質(zhì)在出水中部分以膠體或懸浮狀固體出現(xiàn)，這就是出水濁度較高的原因。投加聚合硫酸鐵后，大部分膠體或懸浮狀固體產(chǎn)生絮凝作用，隨生物絮體一同沉淀下來，水變澄清了。這是其一，更重要的是，上述這些物質(zhì)大部分在出水中表現(xiàn)為COD，投加聚合硫酸鐵后，其中懸浮狀或膠體狀固體物質(zhì)絮凝沉降下來，出水中COD就降低了。

（4）聚合硫酸鐵的加入，還可以補充細(xì)胞合成所需要的元素鐵，從而改善生物的生長條件。

4、結(jié)論

聚合硫酸鐵對提高活性污泥沉降性能，降低曝氣池出水COD是明顯有效的。

聚合硫酸鐵作為絮凝劑還有其它方面的優(yōu)點：

（1）原料來源廣泛，制備方法簡單，價格便宜。

（2）鐵元素為生物生長繁殖所需要的營養(yǎng)元素。一般情況下，干污泥中三氧化二鐵含量約占1%。投加聚合硫酸鐵可以改善微生物的生長條件，但不會對出水造成二次污染。

（3）不需要對現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行更新改造，投資費用少。

因此，盡管具體使用時，對較佳投加方式，較佳投加量，較佳絮凝時間、較佳絮凝效果以及它們與進(jìn)水水質(zhì)的關(guān)系等還需要進(jìn)一步研究， 但是，我們?nèi)钥梢钥隙ǖ卣f，投加聚合硫酸鐵在活性污泥法處理焦化污水中應(yīng)用，投資少，見效快，可收到明顯的環(huán)境效益和社會效益，具有普遍的推廣及應(yīng)用價值。